Untersuchungen zur biotechnischen Gewinnung einer Fruchtaroma-Impact-Verbindung mit Kulturen von Basidiomyceten:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
1997
|
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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Internformat
MARC
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
UND
PROBLEMSTELLUNG
1
1.1
EINLEITUNG
1
1.2
PROBLEMSTELLUNG
3
2
ERGEBNISSE
4
2.1
VORBEMERKUNGEN
4
2.2
KULTIVIERUNGEN
UNTER
UMGEBUNGSLICHTBEDINGUNGEN
6
2.2.1
SCREENING
UNTERSCHIEDLICHER
NAEHRMEDIEN
6
2.2.1.1
SNL-HEFE
MEDIUM
UND
UNIVERSALPEPTONMEDIUM
6
2.2.1.2
MEDIEN
MIT
FLEISCHPEPTON,
CASEINPEPTON
UND
HEFEEXTRAKT
ALS
STICKSTOFFQUELLE
8
2.2.1.3
MEDIUM
MIT
SOJAPEPTON
ALS
STICKSTOFFQUELLE
10
2.2.1.4
KULTIVIERUNG
MIT
EINEM
FAMEXTRAKTHALTIGEM
MEDIUM
11
2.2.2
ZUSATZ
VON
PRECURSOREN
12
2.2.3
VARIATION
VON
PHYSIKALISCHEN
KULTURPARAMETEM
23
2.2.3.1
SCHUETTLERGESCHWINDIGKEIT
23
2.2.3.2
TEMPERATUR
23
2.3
KULTIVIERUNGEN
UNTER
UMGEBUNGSLICHTBEDINGUNGEN
MIT
ZUSATZLICHT
28
2.3.1
ERSTE
BELICHTUNGSVERSUCHE
MIT
ZUSATZLICHT
29
2.3.2
ZUSATZ
VON
L-PHENYLALANIN
UND/ODER
L-TYROSIN
BEI
ZUSATZBELICHTUNG
33
2.3.3
SCREENING
VON
20
ARTEN
BZW.
STAEMMEN
AUS
DER
FAMILIE
DER
NIDULARIACEAE
37
2.4
ABSCHAETZUNG
DER
PRODUKTTOXIZITAET
VON
HIMBEERKETON
UND
HIMBEERALKOHOL
MIT
EINEM
PLATTENTESTVERFAHREN
40
2.5
KULTIVIERUNGEN
MIT
AUSSCHLIESSLICH
KUENSTLICHER
BELICHTUNG
43
2.5.1
UNTERSUCHUNG
UNTERSCHIEDLICHER
BELICHTUNGSPARAMETER
43
2.5.1.1
VERGLEICH
VON
VIER
UNTERSCHIEDLICHEN
LICHTQUELLEN
43
2.5.1.2
BELICHTUNG
MIT
UVA
UNTER
VERSCHIEDENEN
HELL
/
DUNKEL
RHYTHMEN
49
2.5.1.3
BELICHTUNG
MIT
ZWEI
UNTERSCHIEDLICHEN
BELICHTUNGSSTAERKEN
53
INHALTSVERZEICHNIS
2.5.2
VARIATIONEN
DER
ART,
DES
ZUGABEMODUS
UND
DER
KONZENTRATION
VON
PRECURSOREN
UNTER
UVA-BELICHTUNG
54
2.5.2.1
ZUGABE
DER
PRECURSOREN
ALS
AUTOSTERILE
ETHANOLISCHE
LOESUNG
(RESULTIERENDE
ETHANOLMENGE
IM
MEDIUM:
2
%
(V/V))
54
2.5.2.2
EINFLUSS
DER
MIT
DEN
PRECURSOREN
ZUGESETZTEN
ETHANOLMENGE
60
2.5.2.3
ZUSATZ
VON
ACHT
FAKULTATIVEN
PRECURSOREN
MIT
GERINGEREN
ETHANOLMENGEN
63
2.5.2.4
EINSATZ
VON
VERBINDUNGEN
MIT
C-CI
UND
CE-C
2
-GRUNDSTRUKTUR
68
2.5.2.5
4-PHENYLBUTAN-2-ON
ALS
PRECURSOR
70
2.5.2.6
EINSATZ
VON
3-(4-HYDROXY-3-METHOXYPHENYL)-2-PROPENSAEURE
(FERULASAEURE)
ALS
MOEGLICHER
PRECURSOR
FUER
DIE
BILDUNG
VON
ZINGERON
UND
ZINGEROL
71
2.5.2.7
VARIATION
DES
ZEITPUNKTES
DER
PRECURSORZUGABE
(L-PHENYLALANIN)
73
2.5.2.8
ZUSATZ
VERSCHIEDENER
PRECURSORMENGEN
(L-PHENYLALANIN)
77
2.5.2.9
ZUSATZ
VON
RINGDEUTERIERTEM
L-PHENYLALANIN
ALS
PRECURSOR
80
2.5.2.10
ZUSATZ
VON
1
13
C
MARKIERTEM
L-PHENYLALANIN
82
2.5.3
EINFLUSS
VERSCHIEDENER
NAEHRMEDIENPARAMETER
84
2.5.3.1
MEDIEN
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
PEPTONEN
OHNE
PRECURSORZUSATZ
84
2.5.3.2
VERGLEICH
VON
SOJA
UND
UNIVERSALPEPTONMEDIEN
MIT
ZUSATZ
VON
PRECURSOREN
86
2.5.3.3
MEDIEN
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
PEPTONKONZENTRATIONEN
88
2.5.3.4
MEDIEN
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
C-QUELLEN
91
2.5.3.5
MEDIEN
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
GLUCOSEKONZENTRATIONEN
93
2.5.3.6
MEDIEN
MIT
UNTERSCHIEDLICHER
KH
2
PO
4
-KONZENTRATION
94
2.5.3.7
ZUSATZ
VON
EINZELNEN
VITAMINEN
ODER
HEFEEXTRAKT
95
2.5.3.7.1
THIAMIN
(VITAMIN
BI)
96
2.5.3.7.2
D-PANTETHIN
97
2.5.3.7.3
HEFEEXTRAKT
98
2.5.3.8
EINSATZ
VON
TENSIDEN
UND
MEMBRANAKTIVEN
SUBSTANZEN
ZUR
BEEINFLUSSUNG
DER
MEMBRANPERMEABILITAET
101
2.5.3.9
ZUSATZ
VON
FETT
ODER
PALMITINSAEURE
102
2.5.3.10
ZUSATZ
VON
COSUBSTRATEN
104
2.5.3.11
ZUSATZ
VON
POTENTIELLEN
PHOTORECEPTORVORSTUFEN
105
2.5.3.12
ZUSATZ
VON
H
2
O
2
ALS
SAUERSTOFFQUELLE
IN
SCHUETTELKOLBENVERSUCHEN
107
II
INHALTSVERZEICHNIS
2.5.3.13
ZUSATZ
VON
FE(TLL)CL3
UND
CACH
108
2.5.3.14
IN
SITU-ADSORPTION
MIT
LEWATIT
111
2.5.3.15
EINFLUSS
DER
PRODUKTKONZENTRATION
AUF
DIE
BILDUNG
VON
HIMBEERKETON
BZW.
HIMBEERALKOHOL
113
2.5.3.16
EINFLUSS
DER
MEDIENZUBEREITUNG
(AUTOKLAVIEREN
UND
STERILFILTRIEREN)
115
2.5.3.17
MEDIEN
MIT
UNTERSCHIEDLICHEN
ANFANGS-PH-WERTEN
117
2.5.3.17.1
AUTOKLAVIERTE
MEDIEN
118
2.5.3.17.2
STERILFILTRIERTE
MEDIEN
121
2.5.4
VARIATIONEN
DER
VORKULTUR-UND
INOCULUMBEDINGUNGEN
123
2.5.4.1
BELICHTUNG
DER
VORKULTUR
123
2.5.4.2
VARIATION
DER
INOCULUMMENGE
126
2.5.4.3
VARIATION
DES
VORKULTURMEDIUMS
128
2.5.5
VERGLEICH
DER
BILDUNG
VON
HIMBEERKETON
UND
HIMBEERALKOHOL
IN
DREI
NIDULA
NIVEO-TOMENOTSA
STAEMMEN
130
2.6
SUCHE
NACH
GEBUNDENEN
FORMEN
VON
HIMBEERKETON
UND
HIMBEERALKOHOL
(AUFARBEITUNG
NACH
SAURER
UND
ALKALISCHER
HYDROLYSE)
132
2.7
REDUKTION
VON
HIMBEERKETON
ZU
HIMBEERALKOHOL
134
2.8
VERGLEICH
VON
BELICHTETEN
UND
UNTER
LICHTAUSSCHLUSS
GEFUEHRTEN
KULTUREN
135
2.8.1
ZUSATZ
VON
3-(4-HYDROXYPHENYL)-2-PROPENSAEURE
(P-CUMARSAEURE)
ALS
PRECURSOR
135
2.8.2
ZUSATZ
VON
3-(4-HYDROXYPHENYL)-PROPANSAEURE
ALS
PRECURSOR
139
2.8.3
ZUSATZ
VON
L-PHENYLALANIN
ALS
PRECURSOR
140
2.8.3.1
VERGLEICH
DER
PAL
AKTIVITAETEN
IN
BELICHTETEN
UND
DUNKEL
GEFUEHRTEN
KULTUREN
140
2.8.3.2
VERGLEICH
DER
KULTURDATEN
UND
DER
FLUECHTIGEN
METABOLITE
ZWISCHEN
LICHT-UND
DUNKELKULTUREN
142
2.8.4
ZUSATZ
VON
4-(4-HYDROXYPHENYL)-3-BUTEN-2-ON
148
2.8.5
ZUSATZ
VON
HIMBEERKETON
UND
HIMBEERALKOHOL
151
2.8.6
ELEKTROPHORETISCHE
UNTERSUCHUNG
VON
PROTEINEXTRAKTEN
AUS
LICHT
UND
DUNKELKULTUREN
153
2.9
SELEKTION
PRODUKTIVERER
PELLETTS
155
2.10
EINSATZ
FAKTORIELLER
VERSUCHSPLAENE
ZUR
OPTIMIERUNG
155
III
INHALTSVERZEICHNIS
2.10.1
UNTERSUCHUNG
DER
EFFEKTE
VON
THIAMIN,
PYRIDOXAL
UND
BIOTIN
156
2.10.2
UNTERSUCHUNG
DER
EFFEKTE
VON
PANTETHIN,
MALONSAEURE
UND
ESSIGSAEURE
158
2.10.3
OPTIMIERUNG
DER
MEDIENPARAMETER
GLUCOSE,
SOJAPEPTON,
KH
2
PO
4
UND
HEFEEXTRAKT
160
2.11
KULTIVIERUNG
VON
NIDULA
NIVEO-TOMENTOSA
IM
LABORBLOREAKTOR
165
2.11.1
KULTIVIERUNG
UNTER
UMGEBUNGSLICHTBEDINGUNGEN
166
2.11.2
KULTIVIERUNG
MIT
UVA-ZUSATZBELICHTUNG
167
2.12
MIKROBIELLE
OXIDATION
VON
HIMBEERALKOHOL
ZU
HIMBEERKETON
170
3
DISKUSSION
173
3.1
BIOTECHNISCHER
EINSATZ
VON
MYCOTA
MIT
BESONDEREM
AUGENMERK
AUF
DIE
GEWINNUNG
VON
AROMASTOFFEN
173
3.2
NATUERLICHES
VORKOMMEN,
EIGENSCHAFTEN
UND
EINSATZ
VON
HIMBEERKETON
UND
WEITEREN
PHENOLISCHEN
PHENYLBUTANOIDEN
SUBSTANZEN
178
3.2.1
NATUERLICHES
VORKOMMEN
VON
HIMBEERKETON
UND
STRUKTURVERWANDTEN
SUBSTANZEN
178
3.2.2
EIGENSCHAFTEN
UND
EINSATZ
DES
HIMBEERKETONS
-
BESCHREIBUNG
DES
HIMBEERAROMAS
182
3.2.3
ANSAETZE
ZUR
HERSTELLUNG
VON
NATUERLICHEM
HIMBEERKETON
IN
BIOTECHNISCHEN
VERFAHREN
MIT
HILFE
VON
MIKROORGANISMEN
UND
IN
PFLANZENZELLKULTUREN
187
3.2.3.1
BIOTECHNISCHE
PRODUKTION
VON
HIMBEERKETON
MIT
HIMBEERPFLANZENZELLKULTUREN
188
3.2.3.2
BIOKATALYTISCHE
REDUKTION
VON
4-(4-HYDROXYPHENYL)-3-BUTEN-2-ON
189
3.2.3.3
BIOKATALYTISCHE
OXIDATION
VON
4-(4-HYDROXYPHENYL)-BUTAN-2-OL
190
3.2.3.4
BIOSYNTHESE
PHENYLBUTANOIDER
VERBINDUNGEN
MIT
DEM
BASIDIOMYCETEN
NIDULA
NIVEO-TOMENTOSA
192
3.3
OPTIMIERUNG
DER
SYNTHESE
PHENYLBUTANOIDER
SUBSTANZEN
IN
SUBMERSKULTUREN
VON
NIDULA
NIVEO-TOMENTOSA
194
3.3.1
OPTIMIERUNG
PHYSIKALISCHER
PARAMETER
UND
DER
NAEHRMEDIENZUSAMMENSETZUNG
MIT
AUSNAHME
DES
PRECURSORZUSATZES
UND
DER
BELICHTUNG
195
3.3.1.1
TEMPERATUR
196
IV
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.1.2
PH-WERT
197
3.3.1.3
MEDIENZUBEREITUNG
199
3.3.1.4
C-QUELLE
200
3.3.1.4.1
HETEROTROPHE
ERNAEHRUNG
VON
PILZEN
200
3.3.1.4.2
VARIATION
DER
C-QUELLE
UND
OPTIMIERUNG
DER
GLUCOSEKONZENTRATION
201
3.3.1.4.3
ZUSATZ
WEITERER
C-QUELLEN
(ORGANISCHE
SAEUREN,
LIPIDE,
FETTSAEUREN)
205
3.3.1.5
N-QUELLE
205
3.3.1.6
VITAMINE,
WACHSTUMSFAKTOREN
BZW.
SPURENSTOFFE
209
3.3.1.6.1
ORGANISCHE
SUBSTANZEN
209
3.3.1.6.2
ANORGANISCHE
SUBSTANZEN
211
3.3.1.7
NAEHRMEDIENKOMPOSITION
212
3.3.1.8
STAMMAUSWAHL
213
3.3.1.9
BIOREAKTORVERSUCHE
ZUR
PROZESSVERGROESSERUNG
-
(YYUPSCALING
"
)
214
3.3.1.9.1
SCHAUMBILDUNG
215
3.3.1.9.2
SAUERSTOFFVERSORGUNG
215
3.3.1.9.3
ZWEISTUFENPROZESS
216
3.3.1.9.4
BELICHTUNG
216
3.3.1.9.5
DOWNSTREAM-PROCESSING
217
3.4
BIOSYNTHESE
PHENYLBUTANOIDER
SUBSTANZEN
218
3.4.1
ERGEBNISSE
ZUR
SYNTHESE
PHENYLBUTANOIDER
SUBSTANZEN
IN
PFLANZEN
219
3.4.1.1
ERGEBNISSE
ZUR
BILDUNG
VON
GINGEROL
IN
ZINGIBER
OFFICINALE
219
3.4.1.2
ERGEBNISSE
AUS
IN
V/FRO-EXPERIMENTEN
MIT
EINEM
SCHLUESSELENZYM
DER
FLAVONOIDBIOSYNTHESE,
DER
CHALCONSYNTHASE
220
3.4.1.3
ERGEBNISSE
ZUR
BIOSYNTHESE
VON
HIMBEERKETON
IN
HIMBEEREN
221
3.4.2
BIOSYNTHESE
VON
HIMBEERKETON
UND
HIMBEERALKOHOL
IN
N.
NIVEO
TOMENTOSA
225
3.4.2.1
KRITISCHE
BEMERKUNGEN
ZU
PRECURSOREXPERIMENTEN
ZUR
AUFKLAERUNG
VON
STOFFWECHSELWEGEN
226
3.4
2.2
ZUSAMMENFASSENDE
BETRACHTUNG
DER
PRECURSOREXPERIMENTE
227
3.4.2.2.1
PHENYLPROPANOIDE
PRECURSOREN
227
34.2.2.2
MARKIERTE
PHENYLPROPANOIDE
PRECURSOREN
230
3.4.2
2.3
PHENYLMETHAN
UND
PHENYLETHAN-KOERPER
ALS
PRECURSOREN
232
V
INHALTSVERZEICHNIS
3.4.2.2.4
PHENYLBUTANOIDE
VERBINDUNGEN
234
3.4.2.2.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERGEBNISSE
ZU
EINEM
HYPOTHETISCHEN
BIOSYNTHESESCHEMA
235
3.5
EINFLUSS
VON
LICHT
AUF
DIE
BILDUNG
DER
ZIELKOMPONENTEN
241
3.5.1
LICHT
ALS
UMWELTREIZ
-
BEISPIELE
FUER
REZEPTION
UND
WIRKUNG
IN
PFLANZEN
241
3.5.2
LICHTWIRKUNGEN
IN
PILZEN
243
3.5.3
LICHT
ALS
STEUERUNGSELEMENT
BEI
DER
SYNTHESE
VON
HIMBEEREKTON
UND
HIMBEERALLKOHOL
IN
KULTUREN
VON
N.
NIVEO-TOMENTOSA
247
3.5.3.1
VERGLEICH
DER
WIRKSAMKEIT
UNTERSCHIEDLICHER
PRECURSOREN
IN
HELL
UND
DUNKELKULTUREN
248
3.5.3.2
ZUSATZ
VON
4-(4-HYDROXYPHENYL)-3-BUTEN-2-ON,
HIMBEERKETON
ODER
HIMBEERALKOHOL
249
3.5.3.3
VERGLEICH
DER
PAL-AKTIVITAET
IN
HELL
UND
DUNKELKULTUREN
251
3.5.3.4
KULTURPARAMETER
VON
HELL
UND
DUNKELKULTUREN
252
3.5.3.5
SPEKTRUM
DER
FLUECHTIGEN
METABOLITE
IN
HELL
UND
DUNKELKULTUREN
253
3.5.3.6
ZUSAMMENFASSUNG
254
3.6
AUSBLICK
255
4
MATERIAL
UND
METHODEN
258
4.1
MIKROBIOLOGIE
258
4.1.1
VERWENDETE
BASIDIOMYCETEN
UND
HEFEN
258
4.1.2
KULTURFUEHRUNG
UND
-KONTROLLE,
INOCULUMPRAEPARATION
UND
STAMMHALTUNG
259
4.1.2.1
STAMMHALTUNG
259
4.1.2.2
INOCULIEREN
DER
1.
VORKULTUR
(SNL-B1
):
259
4.1.2.3
INOCULIEREN
DER
2.
VORKULTUR
(SNL-HEFE):
259
4.1.2.4
INOCULIEREN
DER
EXPERIMENTELLEN
KULTUREN
260
4.1.2.5
BESTIMMUNG
EINIGER
KULTURPARAMETER
260
4.1.3
VERWENDETE
MEDIEN
260
4.1.3.1
FESTE
NAEHRMEDIEN
261
4.1.3.2
NAEHRLOESUNGEN
261
4.1.4
VERWENDETE
NAEHRMEDIENBESTANDTEILE
264
4.1.5
VERWENDETE
PRECURSOREN
266
4.1.6
VERWENDETE
LICHTQUELLEN
266
VI
INHALTSVERZEICHNIS
4.1.7
GERAETE
IN
DER
MIKROBIOLOGIE
267
4.1.8
KULTIVIERUNGEN
267
4.2
SONSTIGE
CHEMIKALIEN,
LOESUNGSMITTEL,
GASE
UND
GERAETE
268
4.2.1
SONSTIGE
CHEMIKALIEN
268
4.2.2
LOESUNGSMITTEL
269
4.2.3
GASE
269
4.2.4
SONSTIGE
GERAETE
269
4.3
ANALYTIK
270
4.3.1
GASCHROMATOGRAPHIE
270
4.3.1.1
KAPILLAR-GASCHROMATOGRAPHIE
MIT
FLAMMENIONISATIONSDETEKTOR
(GC
FID)
270
4.3.1.2
KAPILLAR
-
GASCHROMATOGRAPHIE
-
MASSENSPEKTROMETRIE
(GC-MS)
272
4.3.2
HOCHDRUCKFLUESSIGCHROMATOGRAPHIE
(HPLC)
273
4.3.2.1
AMINOSAEUREBESTIMMUNG
NACH
DERIVATISIERUNG
MIT
DABSYL-CHLORID
273
4.3.2.2
PHENYLALANINBESTIMMUNG
(NACH
[19])
274
4.3.2.3
BESTIMMUNG
VON
PRECURSORSAEUREN
274
4.3.3
SDS-POLYACRYLAMIDELELEKTROPHORESE
(SDS-PAGE)
275
4.3.4
BESTIMMUNG
DER
PHENYLALANIN
AMMONIUM-LYASE
AKTIVITAET
277
4.3.5
MASSENSPEKTROMETRIE
MIT
DIREKTEINLASS
277
4.3.6
SONSTIGE
GERAETE
FUER
DIE
ANALYTIK
277
4.3.7
ISOLIERUNG
FLUECHTIGER
VERBINDUNGEN
277
4.3.8
DERIVATISIERUNGEN
FUER
DIE
GC
279
4.3.8.1
METHYLIERUNG
ORGANISCHER
SAEUREN
FUER
DIE
GC,
GC-MS
279
4.3.8.2
SILYLIERUNG
279
4.4
SYNTHESEN
280
4.4.1
SYNTHESE
VON
4-(4-HYDROXYPHENYL)-BUTAN-2-OL
280
4.4.2
SYNTHESE
VON
RINGDEUTERIERTEM
L-PHENYLALANIN
280
4.4.3
SYNTHESE
VON
5-(4-HYDROXYPHENYL)-3-KETOPENTANSAEUREMETHYLESTER
280
4.4.4
SYNTHESE
VON
4-(4-HYDROXYPHENYL)-3-BUTEN-2-ON
[120]
281
4.5
ENTSORGUNGSHINWEISE
282
4.5.1
BIOLOGISCHES
MATERIAL
282
4.5.2
LOESUNGSMITTEL
UND
CHEMIKALIEN
282
5
ANHANG
283
VII
INHALTSVERZEICHNIS
5.1
SCREENING
VON
20
ARTEN
BZW.
STAEMMEN
AUS
DER
FAMILIE
DER
NIDULARIACEAE
283
5.2
MASSENSPEKTREN
AUS
DEN
MARKIERUNGSEXPERIMENTEN
298
5.3
SPEKTREN
DER
LAMPEN
AUS
DEN
BELICHTUNGSVERSUCHEN
304
6
ZUSAMMENFASSUNG
306
7
LITERATUR
309
VIII |
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